Dernières nouvelles : les anodes en silicium allié au bore triplent la durée de vie des batteries lithium-ion
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Abstrait
La stabilisation de l'interphase électrolyte solide (SEI) reste un défi majeur pour les anodes de batteries lithium-ion à base de silicium. L'alliage du silicium avec des éléments secondaires comme le bore s'est révélé une stratégie prometteuse pour améliorer la durée de vie des anodes en silicium, mais le mécanisme sous-jacent reste flou. Pour combler ce manque de connaissances, l'influence de la concentration en bore sur les performances des batteries est systématiquement étudiée. Ces résultats montrent une augmentation quasi monotone de la durée de vie avec une teneur en bore plus élevée, les électrodes riches en bore surpassant nettement le silicium pur. De plus, les anodes en alliage silicium-bore présentent une durée de vie calendaire près de trois fois supérieure à celle du silicium pur. Une analyse mécanistique détaillée permet d'exclure systématiquement d'autres facteurs contributifs, et il est suggéré que l'amélioration de la passivation résulte d'un fort dipôle permanent à la surface des nanoparticules. Ce dipôle, formé de bore sous-coordonné et fortement acide de Lewis, crée une couche statique et dense en ions qui stabilise l'interface électrochimique, réduisant ainsi la décomposition parasite de l'électrolyte et améliorant la stabilité à long terme. Ces résultats suggèrent que, dans le cadre de l'ingénierie semi-conductrice (SEI), la double couche électrique est un facteur important de passivation de surface. Cette découverte ouvre un espace paramétrique encore peu exploré pour l'optimisation des anodes en silicium des batteries lithium-ion de nouvelle génération.
Référence
https://doi.org/10.1002/aenm.202501074